一种高压锂离子电池电解液、制备方法和锂离子储能电池与流程

本申请涉及锂离子电池领域，尤其是涉及一种高压锂离子电池电解液、制备方法和锂离子储能电池。

背景技术：

1、锂离子电池（lib）具有能量密度高、循环寿命长和对环境友好等优点，在当今电子设备和电动汽车市场上占据了便携式电能存储技术的主导地位。为了实现高能锂离子电池的目标，研究者做出了许多努力，比如扩大电化学窗口、提高电极材料的比容量等。在众多先进的正极材料中，高镍三元正极材料因其具有较高的可逆容量和较低的成本被认为是最引人注目和最具前景的正极材料之一。

2、然而，商用碳酸酯基电解液在高锂化程度的材料表面发生严重的分解，产物的堆积造成界面阻抗的增加。同时，在充放电过程中，层状结构的高镍三元材料中伴随着过渡金属离子的溶出，导致材料由层状结构到尖晶石状结构的不可逆相转。导致当电压高于4.3 v时，高镍三元材料作为正极材料的锂离子储能电池使用时将伴随着快速的容量衰减，导致循环寿命缩短。

技术实现思路

1、鉴于上述相关技术的不足，本申请提供一种高压锂离子电池电解液、制备方法和锂离子储能电池。本申请的采用高压锂离子电池电解液能提升锂离子储能电池在4.5v的电压下的循环寿命。

2、第一方面，本申请提供的一种高压锂离子电池电解液采用如下的技术方案：

3、一种高压锂离子电池电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂和硅烷基硫酸酯，所述硅烷基硫酸酯的用量为所述电解质锂盐和所述有机溶剂总质量的0.1-0.3%。

4、优选地，所述硅烷基硫酸酯为双(三甲基硅基)硫酸酯。

5、优选地，所述有机溶剂包括重量份之比为1:1-3的环状碳酸酯和线性碳酸酯。

6、优选地，所述有机溶剂包括重量份之比为3:7的环状碳酸酯和线性碳酸酯。

7、优选地，所述环状碳酸酯包括：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、丁内酯和戊内酯中的一种或多种；所述线性碳酸酯包括：碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的一种或多种。

8、优选地，所述线性碳酸酯包括重量比为5:1-3的碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯。

9、优选地，所述线性碳酸酯包括重量比为5:2的碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯。

10、优选地，所述电解质锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的一种或多种。

11、优选地，所述电解质锂盐的浓度为0.5-1.5mol/l。

12、优选地，所述电解质锂盐的浓度为1mol/l。

13、第二方面，本申请提供的一种高压锂离子电池电解液的制备方法采用如下的技术方案：

14、一种高压锂离子电池电解液的制备方法，包括以下步骤：将电解质锂盐加入有机溶剂中溶解，得到原料电解液，将硅烷基硫酸酯加入原料电解液中溶解，得到所述高压锂离子电池电解液。

15、优选地，所述有机溶剂由环状碳酸酯和线性碳酸酯按比例混合，经除杂除水纯化后制得。

16、第三方面，本申请提供的一种锂离子储能电池采用如下的技术方案：

17、一种锂离子储能电池，包括正极、负极、隔膜和高压锂离子电池电解液。

18、优选地，所述正极包括ncm811、ncm622、lco和lnmo中的一种或多种正极活性材料。

19、优选地，所述正极包括ncm622、ncm811和lco中的一种作为正极活性材料。

20、优选地，所述正极包括ncm622或ncm811作为正极活性材料。

21、优选地，所述正极包括ncm622作为正极活性材料。

22、优选地，所述正极还包括石墨微粒、乙炔黑、科琴黑和碳纳米纤维作为导电材料。

23、优选地，所述负极包括天然石墨、人造石墨、硅、硅碳复合物和锂金属中的一种或者多种。

24、优选地，所述隔膜包括聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜。

25、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

26、1.通过添加0.1-0.3份的硅烷基硫酸酯，提高本申请的高压锂离子电池电解液所能作用的电压至4.5v，提高了当电压在4.3v以上时锂离子储能电池的循环寿命；

27、2.正极材料使用ncm622作为正极活性材料时，硅烷基硫酸酯能在体系中其他基础组分发生氧化之前，优先富集在ncm622表面，占据活性位点，在ncm622脱嵌锂离子前形成保护膜，抑制电解液中其他基础组分的分解，保护电解液中其他基础组分，提高了锂离子储能电池的循环寿命和倍率性能；

28、3. 通过添加0.1-0.3份的硅烷基硫酸酯，有利于抑制作为负极的li金属的极化，有利于提高锂离子储能电池的循环寿命和安全性。

技术特征：

1.一种高压锂离子电池电解液，其特征在于：包括电解质锂盐、有机溶剂和硅烷基硫酸酯，所述硅烷基硫酸酯的用量为所述电解质锂盐和所述有机溶剂总质量的0.1-0.3%。

2.根据权利要求1所述的一种高压锂离子电池电解液，其特征在于：所述硅烷基硫酸酯为双(三甲基硅基)硫酸酯。

3.根据权利要求1所述的一种高压锂离子电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂包括重量比为1:1-3的环状碳酸酯和线性碳酸酯。

4.根据权利要求3所述的一种高压锂离子电池电解液，其特征在于：所述环状碳酸酯包括：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、丁内酯和戊内酯中的一种或多种；所述线性碳酸酯包括：碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的一种高压锂离子电池电解液，其特征在于：所述线性碳酸酯包括重量比为5:1-3的碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯。

6.根据权利要求1所述的一种高压锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解质锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的一种或多种。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的高压锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将电解质锂盐加入有机溶剂中溶解，得到原料电解液，将硅烷基硫酸酯加入原料电解液中溶解，得到所述高压锂离子电池电解液。

8.根据权利要求7所述的一种高压锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂由环状碳酸酯和线性碳酸酯按比例混合，经除杂除水纯化后制得。

9.一种锂离子储能电池，其特征在于：包括正极、负极、隔膜和如权利要求1-6任一项所述的高压锂离子电池电解液。

10.根据权利要求9所述的一种锂离子储能电池，其特征在于：所述正极包括ncm811、ncm622、lco和lnmo中的一种或多种作为正极活性材料。

技术总结本申请公开了一种高压锂离子电池电解液、制备方法和锂离子储能电池，涉及锂离子电池领域，其包括电解质锂盐、有机溶剂和硅烷基硫酸酯，所述硅烷基硫酸酯的用量为所述电解质锂盐和所述有机溶剂总质量的0.1‑0.3%。本申请具有提高锂离子储能电池循环寿命的效果。技术研发人员：周宽,张祥锐,唐林,朱凯,陈鹏,程执,程明,吴锦霖受保护的技术使用者：湖北能源集团新能源发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10